JP2015034589A - フライホイール回生システム及びその制御方法 - Google Patents

フライホイール回生システム及びその制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】有段変速機構付き無段変速機を適用したフライホイール回生システムにおいて、減速時に有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを適切に設定する。【解決手段】バリエータ３０と副変速機構４０とを備えるＣＶＴ３を備え、車両減速中、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結して車両の運動エネルギーをフライホイール２で回生するフライホイール回生システムは、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結して回生を行う場合は、運転者が要求する要求減速度の大きさに基づいて、副変速機構４０をダウンシフトさせるタイミングを変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の運動エネルギーをフライホイールで回生するフライホイール回生技術に関する。
車両の燃費・電費を向上させるには、車両が減速する時に車両の運動エネルギーを電気的又は機械的に回生し、回生したエネルギーを発進時や加速時に利用するのが有効である。
特許文献１は、変速機の入力軸にクラッチによって断続可能なフライホイールを設け、車両が減速する時に当該クラッチを締結して駆動輪から入力される回転でフライホイールを回転させ、車両の運動エネルギーをフライホイールの運動エネルギーに変換するフライホイール回生システムを開示している。
このようなフライホイール回生システムにおいては、クラッチを解放すれば回生した運動エネルギーをフライホイールに保存することができ、また、発進時や加速時にクラッチを締結すれば、フライホイールに保存された運動エネルギーを放出させ、車両の発進や加速に利用することができる。
特表２０１２−５１６４１７号公報
上記のフライホイール回生システムにおいては、駆動輪から入力される回転に基づきフライホイールの回転速度を上昇させるに際して、上昇可能なフライホイールの回転速度は、車速と変速比とで決まるので、変速比の幅が大きい有段変速機構付き無段変速機を適用して、車速が低い場合でも有段変速機構付き無段変速機の変速比をＬｏｗ側とすることにより、フライホイールの回転速度を上昇させ、フライホイールの回生エネルギーを大きくできるようにすることが考えられる。
しかしながら、上記の構成では、要求減速度が大きく、例えば、運転者が急停車しようとしているような場合は、有段変速機構のダウンシフトが完了してフライホイールの回転速度が上昇する前に、車速が回生可能な速度の下限を下回り、車両の運動エネルギーを最大限まで回生できない場合がある。このため、要求減速度が大きい場合でも、有段変速機構をダウンシフトさせてフライホイールの回転速度を上昇させることができるようにするには、減速時に有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを適切に設定することが重要となる。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、有段変速機構付き無段変速機を適用したフライホイール回生システムにおいて、減速時に有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを適切に設定することを目的とする。
本発明のある態様によれば、変速比を無段階に変更可能な無段変速機構と、前記無段変速機構に対して直列に設けられ、複数の変速段を切り替え可能な有段変速機構とを備え、動力源から入力される回転を変速して駆動輪に出力する無段変速機と、フライホイールと、前記動力源と前記無段変速機の入力軸との間に設けられる動力源クラッチと、前記フライホイールと前記無段変速機の入力軸との間に設けられるフライホイールクラッチとを備え、車両減速中、前記フライホイールクラッチを締結して車両の運動エネルギーを回生するフライホイール回生システムであって、前記フライホイールクラッチを締結して回生を行う場合は、運転者が要求する要求減速度の大きさに基づいて、前記有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを変更する回生制御手段を備える、ことを特徴とするフライホイール回生システムが提供される。
また、本発明の別の態様によれば、上記フライホイール回生システムの制御方法が提供される。
これらの態様によれば、要求減速度に基づいて有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを変更するので、減速時に有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを適切に設定することができる。例えば、要求減速度が大きい場合は、有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを早くすることで、車速が回生可能な速度の下限を下回る前に、フライホイールの回転速度を上昇させることができる。また、要求減速度が小さい場合は、有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを遅くすることで、有段変速機構が高速段のままの時間を長くでき、この間は、運転者の再加速要求があっても、車速の上昇に伴い有段変速機構を変速させる必要がないので、変速頻度を低減でき、有段変速機構の耐久性を向上できる。
フライホイール回生システムを備えた車両の全体構成図である。 回生制御の内容を示したフローチャートである。 急減速時の回生の様子を示したタイムチャートである。 緩減速時の回生の様子を示したタイムチャートである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るフライホイール回生システムを備えた車両１００の全体構成を示している。
車両１００は、動力源としてのエンジン１と、回生用のフライホイール２と、エンジン１の出力回転を無段階に変速する無段変速機（以下、ＣＶＴ）３と、ＣＶＴ３の出力回転を減速する終減速装置４と、差動装置５と、左右の駆動輪６と、油圧回路７と、コントローラ８とを備えている。
エンジン１とＣＶＴ３の入力軸３ｉｎとの間には、エンジンクラッチＣＬ１が設けられている。エンジンクラッチＣＬ１は、供給される油圧によって締結トルク容量を制御可能な油圧式クラッチである。
ＣＶＴ３は、ベルト式無段変速機構（以下、バリエータ）３０と、バリエータ３０に直列に設けられる副変速機構４０とを備える。「直列に設けられる」とは、動力伝達経路においてバリエータ３０と副変速機構４０が直列に設けられるという意味である。
バリエータ３０は、プライマリプーリ３１と、セカンダリプーリ３２と、プーリ３１、３２の間に掛け回されるＶベルト３３とを備える。プーリ３１、３２は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダとを備える。油圧シリンダに供給される油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化してＶベルト３３と各プーリ３１、３２との接触半径が変化し、バリエータ３０の変速比が無段階に変化する。
副変速機構４０は、前進２段・後進１段の有段変速機構である。副変速機構４０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構と、ラビニョウ型遊星歯車機構を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（Ｌｏｗブレーキ４１、Ｈｉｇｈクラッチ４２、Ｒｅｖブレーキ４３）とを備える。各摩擦締結要素４１〜４３への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素４１〜４３の締結・解放状態を変更すると、副変速機構４０の変速段が変更される。
例えば、Ｌｏｗブレーキ４１を締結し、Ｈｉｇｈクラッチ４２とＲｅｖブレーキ４３を解放すれば、副変速機構４０の変速段は１速となる。Ｈｉｇｈクラッチ４２を締結し、Ｌｏｗブレーキ４１とＲｅｖブレーキ４３を解放すれば、副変速機構４０の変速段は１速よりも高速段（変速比小）の２速となる。また、Ｒｅｖブレーキ４３を締結し、Ｌｏｗブレーキ４１とＨｉｇｈクラッチ４２を解放すれば、副変速機構４０の変速段は後進となる。
副変速機構４０の変速段を切り替えるときには、副変速機構４０の変速方向とは逆方向にバリエータ３０の変速比を変更する協調変速が行われる。これにより、バリエータ３０の変速比に副変速機構４０の変速比を掛けて得られる全体の変速比（以下、スルー変速比）が、副変速機構４０の変速段を切り替える前後で乖離せず、変速のショックが抑制される。
ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎには図示しないベルト、ギヤ等を介してオイルポンプ１０が接続されている。オイルポンプ１０は、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎが回転すると油圧を発生させるギヤポンプ式又はベーンポンプ式のオイルポンプである。オイルポンプ１０が発生した油圧は油圧回路７へと送られ、油圧回路７からバリエータ３０、副変速機構４０及びエンジンクラッチＣＬ１に供給される。
ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎには、さらに、一対の減速ギヤ列１１、１２を介してフライホイール２が接続されている。フライホイール２は、金属製の円筒体又は円盤であり、回転時の風損を低減するために真空又は減圧された容器内に収容されている。
減速ギヤ列１１と減速ギヤ列１２との間には、フライホイールクラッチＣＬｆｗが設けられている。フライホイールクラッチＣＬｆｗは、クラッチアクチュエータ１３によって締結・解放を切り換えることのできる電動クラッチである。クラッチアクチュエータ１３に代えて電動オイルポンプを設け、フライホイールクラッチＣＬｆｗを、電動オイルポンプで発生した油圧によって締結トルク容量を制御可能な油圧式クラッチとしてもよい。
油圧回路７は、後述するコントローラ８からの信号を受けて動作するソレノイド弁等で構成され、バリエータ３０、副変速機構４０、エンジンクラッチＣＬ１及びオイルポンプ１０と油路を介して接続される。油圧回路７は、オイルポンプ１０で発生した油圧を元圧として、バリエータ３０、副変速機構４０及びエンジンクラッチＣＬ１で必要とされる油圧を生成し、生成した油圧をバリエータ３０、副変速機構４０及びエンジンクラッチＣＬ１に供給する。
ブレーキ１４は、ブレーキペダル１５とマスターシリンダ１６とが機構的に独立している電子制御式ブレーキである。運転者がブレーキペダル１５を踏み込むと、ブレーキアクチュエータ１７がマスターシリンダ１６のピストンを変位させ、要求減速度（運転者が要求する車両１００の減速度、以下同じ）に応じた油圧がブレーキ１４に供給され、制動力が発生する。なお、図示は省略するが、ブレーキ１４は従動輪にも設けられている。
コントローラ８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等で構成され、コントローラ８には、エンジン１の回転速度を検出する回転速度センサ２１、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度Ｎｉｎを検出する回転速度センサ２２、フライホイール２の回転速度Ｎｆｗを検出する回転速度センサ２３、車速ＶＳＰを検出する車速センサ２４、アクセルペダル２５の開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２６、運転者によるブレーキペダル１５の踏み込み量及び踏み込み加速度を検出するブレーキセンサ２７等からの信号が入力される。
コントローラ８は、入力される信号に基づき各種演算を行い、ＣＶＴ３の変速、クラッチＣＬ１、ＣＬｆｗの締結・解放、ブレーキアクチュエータ１７を制御する。特に、運転者がブレーキペダル１５を踏み込み、車両１００が減速する時は、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結し、駆動輪６から入力される回転でフライホイール２を回転させ、車両１００が持つ運動エネルギーをフライホイール２の運動エネルギーに変換することで、車両１００の運動エネルギーを回生する。
回生中、コントローラ８は、ブレーキセンサ２７で検出されるブレーキペダル１５の踏み込み量及び踏み込み加速度、車速ＶＳＰ等に基づき、所定のマップを参照して要求減速度を演算し、要求減速度に応じた制動力（回生ブレーキ）が得られるようフライホイールクラッチＣＬｆｗの締結トルク容量を制御する。フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結する前で回生ブレーキを発生できない場合や、回生ブレーキのみでは要求減速度を実現できない場合は、コントローラ８はブレーキアクチュエータ１７を動作させてブレーキ１４の制動力を増大させて、要求減速度が実現されるようにする（協調ブレーキ制御）。
回生された運動エネルギーは、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放することによってフライホイール２に保存することができる。そして、フライホイール２に運動エネルギーが保存されている状態でフライホイールクラッチＣＬｆｗを締結すれば、フライホイール２に保存されている運動エネルギーを車両１００の発進や加速に利用することができる。
また、本実施形態におけるＣＶＴ３では、副変速機構４０が１速のときの最Ｌｏｗスルー変速比が、ＣＶＴ３が副変速機構４０を備えない場合の最Ｌｏｗ変速比よりもＬｏｗ側になるように、副変速機構４０の１速の変速比が設定される。これにより、ＣＶＴ３が副変速機構４０を備えない場合に対して、より低車速の状態でも、副変速機構４０を１速とすることでフライホイール２の回転速度を上昇させることができ、回生エネルギーを大きくすることができる。
このように構成されたフライホイール回生システムを備えた車両１００において、副変速機構４０が２速の状態で走行中に運転者がブレーキペダル１５を踏み込んで回生が行われる場合は、車両が減速するのに応じて副変速機構４０を１速にダウンシフトすることになる。しかしながら、要求減速度が大きい場合、例えば、運転者が急停車しようとしているような場合は、副変速機構４０のダウンシフトが完了してフライホイール２の回転が上昇する前に、車速が回生可能な速度の下限を下回り、車両１００の運動エネルギーを最大限まで回生できない場合がある。
そこで、コントローラ８は、以下に説明する回生制御を行い、要求減速度が大きい場合でもフライホイール２の回転速度を上昇させることができるようにしている。
図２は、コントローラ８が実行する回生制御の内容を示したフローチャートである。以下、これを参照しながら回生制御の内容について説明する。
まず、Ｓ１では、コントローラ８は、ブレーキセンサ２７から入力される信号に基づき、ブレーキペダル１５が踏み込まれているか判断する。ブレーキペダル１５が踏み込まれていると判断された場合は、フライホイール回生を行うべく、処理がＳ２に進む。
Ｓ２では、コントローラ８は、エンジンクラッチＣＬ１を解放する。これにより、パワートレインからエンジン１を切り離してエンジン１の連れ回りをなくし、車両の運動エネルギーがエンジンブレーキによって消費されるのを防止する。
Ｓ３では、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結を開始し、要求減速度に応じた減速度が回生ブレーキによって実現されるよう、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結トルク容量を制御する（フライホイールクラッチ締結回生制御）。
Ｓ４では、コントローラ８は、フライホイール２の回転速度Ｎｆｗを減速ギヤ列１１、１２の減速比で割って得られるフライホイール２の入力軸換算回転速度Ｎｆｗｉｎが、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度Ｎｉｎよりも低いか判断する。フライホイール２の入力軸換算回転速度ＮｆｗｉｎがＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度Ｎｉｎよりも低い場合は、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結が完了しておらず、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結トルク容量を維持又は増大させることでさらなる回生が可能なので、処理がＳ１に戻る。そうでない場合は、処理がＳ５に進む。
Ｓ５では、コントローラ８は、副変速機構４０が２速か判断する。副変速機構４０が２速の場合は、１速への変速を行うべく、処理がＳ６に進む。副変速機構４０が２速でない場合、すなわち１速の場合は、フライホイールクラッチ締結回生制御ではもはやフライホイール２の回転速度を上昇させることができず、逆に、フライホイール２の運動エネルギーが放出されてしまうので、処理がＳ１１に進む。
Ｓ１１では、コントローラ８は、バリエータ３０によりＣＶＴ３をダウンシフトさせて、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度Ｎｉｎを上昇させ、これによってフライホイール２の回転速度を上昇させることで、さらなる回生を行う（ＣＶＴダウンシフト回生制御）。
Ｓ６では、コントローラ８は、要求減速度が、回生可否判定減速度以下か判断する。回生可否判定減速度は、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗ（変速比最大）になったときに副変速機構４０のダウンシフトを開始した場合に、副変速機構４０のダウンシフトに要する時間と、その後に、後述する協調ダウンシフト制御により一旦Ｈｉｇｈ側に変速されたバリエータ３０の変速比が再び最Ｌｏｗに到達するまでの時間との合計時間が、現在の要求減速度に基づいて減速した場合に、車速が回生可能な速度の下限となるまでの時間よりも短くなるか否かの閾値となる減速度である。回生可能な車速の下限は、例えば、２０ｋｍ／ｈである。
要求減速度が回生可否判定減速度以下の場合は、すなわち緩減速であり、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗになってから副変速機構４０のダウンシフトを開始しても、フライホイール２の回転速度を最大まで上昇させることができるので、処理がＳ７に進む。要求減速度が、回生可否判定減速度より大きい場合は、すなわち急減速であり、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗになってから副変速機構４０のダウンシフトを開始すると、車速が回生可能な速度の下限を下回るまでにフライホイール２の回転速度を最大まで上昇させることができないので、緩減速の場合よりも副変速機構４０のダウンシフトを開始するタイミングを早めるべく、処理がＳ９に進む。
Ｓ７では、コントローラ８は、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達したか判断する。バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達していない場合は、ＣＶＴダウンシフト回生制御をさらに行うことが可能なので、処理がＳ８に進む。バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達している場合は、もはやＣＶＴダウンシフト回生制御ではフライホイール２の回転速度を上昇させることができないので、処理がＳ１０に進む。
Ｓ８では、コントローラ８は、Ｓ１１と同様に、ＣＶＴダウンシフト回生制御を行う。ＣＶＴダウンシフト回生制御を行った後は、処理がＳ１に戻る。
Ｓ９では、コントローラ８は、ＣＶＴ３のスルー変速比が、副変速機構４０が１速で且つバリエータ３０の変速比が最Ｈｉｇｈである場合の変速比（以下、１速最Ｈｉｇｈ変速比）と等しくなったか判断する。スルー変速比が１速最Ｈｉｇｈ変速比と等しくなった場合は、副変速機構４０のダウンシフトを行うべく、処理がＳ１０に進む。そうでない場合は、ＣＶＴダウンシフト回生制御をさらに行うことが可能なので、処理がＳ８に進む。
Ｓ１０では、コントローラ８は、まず、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放し、副変速機構４０を２速から１速にダウンシフトするとともに、バリエータ３０をＨｉｇｈ側に変速する。そして、副変速機構４０及びバリエータ３０の変速が完了すると、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結する。バリエータ３０の変速は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを締結した時に、フライホイール２の回転速度が、フライホイール２を解放するまでの回転速度の上昇の傾きが維持される回転速度まで上昇する変速比となるように行われる（協調ダウンシフト制御）。すなわち、副変速機構４０のダウンシフトによる変速比の変化量に対して、バリエータ３０のＨｉｇｈ側への変速比の変化量を小さくすることで、フライホイールクラッチＣＬｆｗの解放から締結までの期間におけるフライホイール２の回転速度を、変化量の差分上昇させることができる。これにより、変速のショックを抑制しつつ、フライホイール２の回転を速やかに上昇させることができる。
また、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放している間は、回生ブレーキを発生できないので、コントローラ８は、要求減速度が実現されるように、協調ブレーキ制御を行う。
Ｓ１１では、コントローラ８は、ＣＶＴダウンシフト回生制御により、さらなる回生を行う。
Ｓ１２では、コントローラ８は、バリエータ３０の変速比が、最Ｌｏｗに到達したか判断する。バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達していない場合は、ＣＶＴダウンシフト回生制御をさらに行うことが可能なので、処理がＳ１に戻る。バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達している場合は、もはやＣＶＴダウンシフト回生制御ではフライホイール２の回転速度を上昇させることができないので、処理がＳ１３に進む。
Ｓ１３では、コントローラ８は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放して、回生制御を終了する。
続いて、回生制御を行っている間の車両１００の各要素の状態について説明する。
図３は、急減速時の回生の様子を示したタイムチャートである。
時刻ｔ１１では、アクセルペダル２５から足が離されるとともにブレーキペダル１５が踏み込まれている。これを受けて、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結が開始されて回生が開始される。
時刻ｔ１２では、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度Ｎｉｎがフライホイール２の入力軸換算回転速度Ｎｆｗｉｎを下回り、フライホイールクラッチ締結回生制御ではもはやフライホイール２の回転速度を上昇させることができなくなるので、バリエータ３０をＬｏｗ側に変速してＣＶＴ３をダウンシフトさせて、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度Ｎｉｎを上昇させ、フライホイール２の回転速度を上昇させるＣＶＴダウンシフト回生に移行する。
時刻ｔ１３では、ＣＶＴダウンシフト回生によりバリエータ３０がＬｏｗ側に変速することで、ＣＶＴ３のスルー変速比が１速最Ｈｉｇｈ変速比と等しくなり、協調ダウンシフト制御及び協調ブレーキ制御が開始される。
協調ダウンシフト制御が開始される上記のタイミングは、ＣＶＴ３の構造上、最も早く副変速機構４０のダウンシフトを開始できるタイミングである。これにより、急減速の場合であっても、車速が回生可能な速度の下限を下回るまでにフライホイール２の回転速度を最大まで上昇させることが可能となる。
また、協調ダウンシフト中は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放することで（時刻ｔ１３→時刻ｔ１４）、フライホイール２がＣＶＴ３の入力軸３ｉｎに連れ回らないようにしてイナーシャを減らし、協調ダウンシフトを短時間に行うことができるようにしている。これにより、協調ダウンシフト後に、ＣＶＴダウンシフト回生を行うことができる時間が長くなる。
また、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放している間は、回生ブレーキを発生できないので、協調ブレーキ制御を行うことで要求減速度を実現し、運転者に違和感を与えないようにしている。
時刻ｔ１４では、副変速機構４０のダウンシフトが完了し、再度、フライホイール２の回転速度を上昇させるＣＶＴダウンシフト回生に移行する。
時刻ｔ１５では、車速が回生可能な速度の下限である２０ｋｍ／ｈになる前に、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達するとともに、フライホイール２の回転速度が最大まで上昇し、フライホイールクラッチＣＬｆｗが解放され、回生制御が終了する。
このように、要求減速度が回生可否判定減速度よりも大きい急減速の場合は、副変速機構４０のダウンシフトを開始するタイミングを早くすることで、車速が回生可能な速度の下限を下回るまでに、フライホイール２の回転速度を上昇させることができる。
図４は、緩減速時の回生の様子を示したタイムチャートである。
時刻ｔ２１では、アクセルペダル２５から足が離されるとともにブレーキペダル１５が踏み込まれている。これを受けて、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結が開始されて回生が開始される。
時刻ｔ２２では、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度Ｎｉｎがフライホイール２の入力軸換算回転速度Ｎｆｗｉｎを下回り、フライホイールクラッチ締結回生制御ではもはやフライホイール２の回転速度を上昇させることができなくなるので、バリエータ３０をＬｏｗ側に変速してＣＶＴ３をダウンシフトさせて、ＣＶＴ３の入力軸３ｉｎの回転速度Ｎｉｎを上昇させ、フライホイール２の回転速度を上昇させるＣＶＴダウンシフト回生に移行する。
時刻ｔ２３では、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達し、もはやＣＶＴダウンシフト回生制御ではフライホイール２の回転速度を上昇させることができないので、協調ダウンシフト制御及び協調ブレーキ制御が開始される。
時刻ｔ２４では、副変速機構４０のダウンシフトが完了し、再度、フライホイール２の回転速度を上昇させるＣＶＴダウンシフト回生に移行する。
時刻ｔ２５では、車速が回生可能な速度の下限である２０ｋｍ／ｈになる前に、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達するとともに、フライホイール２の回転速度が最大まで上昇し、フライホイールクラッチＣＬｆｗが解放され、回生制御が終了する。
このように、要求減速度が回生可否判定減速度以下である緩減速の場合は、副変速機構４０のダウンシフトを開始するタイミングをできるだけ遅くすることで、副変速機構４０が２速のままの時間を長くできる。この間に運転者がアクセルペダル２５を踏み込んで再加速しようとした場合は、車速の上昇に伴い副変速機構４０を１速から２速へ変速させる必要がないので、変速頻度を低減でき、副変速機構４０の耐久性を向上できる。
ここで、図３、図４に示すように、急減速時は、ＣＶＴ３のスルー変速比が１速最Ｈｉｇｈ変速比と等しくなったタイミングで協調ダウンシフト制御を開始するので、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗに到達してから協調ダウンシフト制御を開始する緩減速時よりも、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結が完了してバリエータ３０のダウンシフトが開始された後に、副変速機構４０のダウンシフトが開始されるタイミングが早くなる（図３のｔ１２→ｔ１３、図４のｔ２２→ｔ２３）。すなわち、要求減速度が大きいほど、副変速機構４０のダウンシフトを開始する閾値である変速比をＨｉｇｈ側とすることで、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結が完了してバリエータ３０のダウンシフトが開始されてから、副変速機構４０のダウンシフトが開始されるまでに要する時間を短くできる。この構成が、請求項２における「要求減速度が大きいほど、有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを早くする」に相当する。
なお、「急減速時は、緩減速時よりも、副変速機構４０のダウンシフトが開始されるタイミングが早くなる」とは、フライホイールクラッチＣＬｆｗの締結が完了してバリエータ３０のダウンシフトが開始されるタイミング（図３のｔ１２、図４のｔ２２）における変速比が、急減速時および緩減速時において、同じ変速比であることを前提として比較した場合に、急減速時に副変速機構４０のダウンシフトが開始されるタイミングが、緩減速時に副変速機構４０のダウンシフトが開始されるタイミングよりも早いことをいう。
以上、述べたように、本実施形態によれば、要求減速度に基づいて副変速機構４０をダウンシフトさせるタイミングを変更するので、減速時に副変速機構４０をダウンシフトさせるタイミングを適切に設定することができる。例えば、要求減速度が回生可否判定減速度よりも大きい急減速の場合は、副変速機構４０のダウンシフトを開始するタイミングを早くすることで、車速が回生可能な速度の下限を下回る前に、フライホイール２の回転速度を上昇させることができる（請求項１〜３、８に対応する効果）。
また、要求減速度が回生可否判定減速度以下である緩減速の場合は、副変速機構４０のダウンシフトを開始するタイミングをできるだけ遅くするので、副変速機構４０が２速のままの時間を長くできる。この間は、運転者がアクセルペダル２５を踏み込んで再加速しようとしても車速の上昇に伴い副変速機構４０を１速から２速へ変速させる必要がないので、変速頻度を低減でき、副変速機構４０の耐久性を向上できる（請求項１、４、８に対応する効果）。
また、副変速機構４０のダウンシフト中は、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放することで（時刻ｔ１３→時刻ｔ１４）、フライホイール２がＣＶＴ３の入力軸３ｉｎに連れ回らないようにしてイナーシャを減らし、ダウンシフトを短時間で行うことができるようにしている。これにより、ダウンシフト後に、ＣＶＴダウンシフト回生を行うことができる時間を長くできる（請求項６に対応する効果）。
また、フライホイールクラッチＣＬｆｗを解放している間は、回生ブレーキを発生できないが、協調ブレーキ制御を行うことで要求減速度を実現するので、運転者に与える違和感を抑制できる（請求項７に対応する効果）。
また、副変速機構４０をダウンシフトするとともに、バリエータ３０をＨｉｇｈ側に変速するので、変速のショックを抑制でき、運転者に与える違和感を軽減できる（請求項５に対応する効果）。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上記実施形態では、車両１００は動力源としてエンジン１のみを備えているが、動力源としてエンジン１とモータとを備えていてもよいし、エンジン１に代えてモータのみを備えていてもよい。
また、上記実施形態では、副変速機構４０を、前進２段・後進１段の有段変速機構としているが、３段以上の前進段を有する変速機構であってもよい。
また、バリエータ３０の変速比が最Ｌｏｗ又はＣＶＴ３が１速最Ｈｉｇｈ変速比となるタイミングで、協調ダウンシフト制御を開始しているが、協調ダウンシフト制御を開始するタイミングは、例えば、要求減速度が大きいほど早くなるように、上記２つのタイミングの間で変化させてもよい。
１ エンジン（動力源）
２ フライホイール
３ ＣＶＴ（無段変速機）
３０ ベルト式無段変速機構（バリエータ、無段変速機構）
４０ 副変速機構（有段変速機構）
８ コントローラ（回生制御手段、協調変速手段）
ＣＬ１ エンジンクラッチ（動力源クラッチ）
ＣＬｆｗ フライホイールクラッチ

Claims (8)

  1. 変速比を無段階に変更可能な無段変速機構と、前記無段変速機構に対して直列に設けられ、複数の変速段を切り替え可能な有段変速機構とを備え、動力源から入力される回転を変速して駆動輪に出力する無段変速機と、フライホイールと、前記動力源と前記無段変速機の入力軸との間に設けられる動力源クラッチと、前記フライホイールと前記無段変速機の入力軸との間に設けられるフライホイールクラッチとを備え、車両減速中、前記フライホイールクラッチを締結して車両の運動エネルギーを回生するフライホイール回生システムであって、
    前記フライホイールクラッチを締結して回生を行う場合は、運転者が要求する要求減速度の大きさに基づいて、前記有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを変更する回生制御手段を備える、
    ことを特徴とするフライホイール回生システム。
  2. 請求項１に記載のフライホイール回生システムであって、
    前記回生制御手段は、前記要求減速度が大きいほど、前記有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを早くする、
    ことを特徴とするフライホイール回生システム。
  3. 請求項２に記載のフライホイール回生システムであって、
    前記回生制御手段は、前記要求減速度が大きい急減速の場合は、前記有段変速機構の変速比に前記無段変速機構の変速比を掛けて得られる前記無段変速機のスルー変速比が、前記有段変速機構のダウンシフト後の変速段において前記無段変速機構が最Ｈｉｇｈである場合の変速比と等しくなったタイミングで、前記有段変速機構のダウンシフトを開始する、
    ことを特徴とするフライホイール回生システム。
  4. 請求項２または３に記載のフライホイール回生システムであって、
    前記回生制御手段は、前記要求減速度が小さい緩減速の場合は、前記無段変速機構の変速比が最Ｌｏｗになったタイミングで、前記有段変速機構のダウンシフトを開始する、
    ことを特徴とするフライホイール回生システム。
  5. 請求項３または４に記載のフライホイール回生システムであって、
    前記有段変速機構をダウンシフトさせるときは、前記無段変速機構をＨｉｇｈ側に変速させる協調変速手段を備える、
    ことを特徴とするフライホイール回生システム。
  6. 請求項１から５のいずれかに記載のフライホイール回生システムであって、
    前記回生制御手段は、前記有段変速機構をダウンシフトさせている間は、前記フライホイールクラッチを解放する、
    ことを特徴とするフライホイール回生システム。
  7. 請求項６に記載のフライホイール回生システムであって、
    前記回生制御手段は、前記有段変速機構をダウンシフトさせている間は、前記フライホイールクラッチを解放するとともに、ブレーキを作動させる、
    ことを特徴とするフライホイール回生システム。
  8. 変速比を無段階に変更可能な無段変速機構と、前記無段変速機構に対して直列に設けられ、複数の変速段を切り替え可能な有段変速機構とを備え、動力源から入力される回転を変速して駆動輪に出力する無段変速機と、フライホイールと、前記動力源と前記無段変速機の入力軸との間に設けられる動力源クラッチと、前記フライホイールと前記無段変速機の入力軸との間に設けられるフライホイールクラッチとを備え、車両減速中、前記フライホイールクラッチを締結して車両の運動エネルギーを回生するフライホイール回生システムの制御方法であって、
    前記フライホイールクラッチを締結して回生を行う場合は、運転者が要求する要求減速度の大きさに基づいて、前記有段変速機構をダウンシフトさせるタイミングを変更する、
    ことを特徴とするフライホイール回生システムの制御方法。
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